JPH09196741A - 音叉式ロードセルとこれを用いた計量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型かつ低コストで温度変化に影響されること
なく高精度を維持できる音叉式ロードセルとこれを用い
た計量装置を提供する。 【解決手段】第１および第２荷重検出機構３Ａ，３Ｂの
音叉振動子６の一方が引張型で他方が圧縮型となるの
で、両音叉振動子６の周波数変化から荷重を差動型で求
めることにより、周囲温度が変化した場合に、起歪体２
と音叉振動子６の熱膨張係数が異なっていても、両者の
温度変化が打ち消されるから、温度変化による影響を受
けないので高い荷重検出精度を得ることができる。ま
た、起歪体２を一体型構造にしているので、ロードセル
１およびこれを用いた計量装置の小型化、低コスト化を
図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、音叉式ロードセ
ルおよびこれを用いた計量装置に関し、特に、その小型
化、低コスト化に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、固有振動数で振動する音叉振動
子に、外力を加えるとその外力に対応して固有振動数が
高くなり、この音叉振動子に加えられる外力Ｆと音叉振
動子の固有振動数ｆにおいて、およそ次の式（１）の関
係が成立する。 Ｆ＝Ｃ1 ・ｆ² −Ｃ2 （Ｃ1 ，Ｃ2 ；定数） （１） このように固有振動数が変化するのは、音叉振動子の形
状が変化するのではなく、振動する物体の力学的状態
（外力付加状態）により変化するものであり、音叉振動
子は入力に対して敏感であるので、従来から、この入力
に敏感な音叉振動子を利用した荷重検出機構が微量な質
量（ｍｇ単位）を高精度に測定する電子てんびん秤等の
計量装置に利用されてきた。

【０００３】また、高度な荷重検出精度を達成するため
には、音叉振動子に対し所定の一方向にのみ荷重が加え
られるように、音叉振動子を組み込んだ荷重付加機構を
構成する必要がある。このため、別部品である２枚の板
バネからなるビームを用い、これらを平行に連結するた
めに２個の連結支持部品を用いて合計４個の部品により
荷重付加機構を構成していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、音叉振動
子は入力に対して敏感であるので、この敏感な特性を生
かすべく、これを組み込んで荷重付加機構を製作するに
は、上記の構成部品を精密に加工し、正確に組み立て
て、微妙な調整を行うといった高度な熟練性を要してい
た。このため、製作が煩雑となり結合部品も必要となる
ので、小型化や低コスト化が困難であった。

【０００５】そこで、荷重付加機構に一体型の起歪体を
使用することが考えられるが、起歪体に組み込んだと
き、音叉振動子が取り付けられる起歪体との熱膨張係数
の差により、荷重検出誤差が生じる問題がある。すなわ
ち、起歪体は、加工性，材料コスト面を考慮して、通常
アルミ合金や鉄鋼を用いているが、音叉振動子は、温度
によってバネ定数が変化しないようにヤング率の温度係
数の小さいエリンバー等の恒弾性合金を用いている。従
って、起歪体の材料の熱膨張係数が音叉振動子の材料の
熱膨張係数よりも大きく、起歪体寸法の温度による変化
が音叉振動子よりも大きい。このような起歪体と音叉振
動子とでロードセルを構成する場合、周囲温度が変化す
ると両者の材料の熱膨張係数の違いによってゼロ点が変
わってしまい、ロードセルのゼロ点の温度依存性（温度
係数）が大きくなるので、荷重検出精度の確保が困難に
なる。

【０００６】この発明は、上記の問題点を解決して、小
型かつ低コストで温度変化に影響されることなく高精度
を維持できる音叉式ロードセルとこれを用いた計量装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一構成に係るロードセルは、左右に固定部
と荷重が加えられる可動部とが配置され、可動部が上下
のビーム部を介して固定部に支持された起歪体と、この
起歪体の前後面の一方に装着された第１荷重検出機構お
よび他方に装着された第２荷重検出機構とを有するロー
ドセルであって、第１荷重検出機構は、前記起歪体の固
定部に取り付けられた基部と、この基部の上方に支点を
介して支持されたてこ部と、前記基部とてこ部との間に
取り付けられ、加えられた荷重に応じて固有振動数が変
化する音叉振動子とを備え、前記てこ部の荷重点がその
下方で前記起歪体の可動部に連結されており、第２荷重
検出機構は、前記起歪体の固定部に取り付けられた基部
と、この基部の下方に支点を介して支持されたてこ部
と、前記基部とてこ部との間に取り付けられ、加えられ
た荷重に応じて固有振動数が変化する音叉振動子とを備
え、前記てこ部の荷重点がその上方で前記起歪体の可動
部に連結されている。

【０００８】上記構成によれば、第１および第２荷重検
出機構の音叉振動子の一方が引張型で他方が圧縮型とな
るので、両音叉振動子の周波数変化から荷重を差動型で
求めることにより、周囲温度が変化した場合に、起歪体
と音叉振動子の熱膨張係数が異なっていても、両者の温
度変化が打ち消されるから、温度変化による影響を受け
ないので高い荷重検出精度を得ることができる。また、
起歪体を一体型構造にしているので、小型化、低コスト
化を図ることができる。

【０００９】好ましくは、前記第１，第２荷重検出機構
の音叉振動子のうち圧縮力を受ける音叉振動子に予め所
定の引張力が付加されている。従って、音叉振動子の圧
縮力による座屈を防止することができるので、高い荷重
検出精度を確保できる。

【００１０】また、好ましくは、前記第１，第２荷重検
出機構の少なくとも一方に、両音叉振動子の変位のゼロ
点が同一になるように調整するゼロ点調整機構を有して
いる。従って、組付け後に両音叉振動子の変位のゼロ点
を同一に調整できるので、音叉振動子の組付けに精密性
を要せず、製作が容易になり低コスト化を図ることがで
きる。

【００１１】好ましくは、計量装置は、上記ロードセル
と、このロードセルの両荷重検出機構のそれぞれで得ら
れた信号の差から計量値を求める計量値生成回路とを有
し、基台に前記ロードセルの固定部が固定され、可動部
に被計量物を支持する計量台が固定されている。従っ
て、計量装置の小型化、低コスト化を図ることができる
とともに、微小質量を高精度に計量できる。

【００１２】本発明の他の構成に係るロードセルは、固
定部、上下のビーム部、およびこれらビーム部を介して
固定部に支持され荷重が加えられる可動部を有する起歪
体と、この起歪体に装着された荷重検出機構とを有する
ロードセルであって、前記荷重検出機構は、前記起歪体
の固定部に取り付けられた基部と、この基部に支点を介
して支持されたてこ部と、前記基部とてこ部との間に取
り付けられ、加えられた荷重に応じて固有振動数が変化
する音叉振動子とを備え、前記てこ部の荷重点が前記起
歪体の可動部に連結されており、前記固定部への基部の
取り付け位置と、前記可動部への荷重点の連結位置と
が、ほぼ同一の水平面上に設定されている。

【００１３】上記構成によれば、固定部への基部の取り
付け位置と、可動部への荷重点の連結位置とが、ほぼ同
一の水平面上に設定されているので、周囲温度が変化し
た場合に、起歪体と音叉振動子の熱膨張係数が異なって
いても、起歪体および音叉振動子は同一の水平面上の位
置を基点として熱膨張するので、両取り付け位置に高さ
方向の変位は生ぜず、温度変化による影響を受けないの
で、高い荷重検出精度を得ることができる。また、起歪
体を一体型構造にしているので、小型化、低コスト化を
図ることができる。

【００１４】好ましくは、計量装置は、基台に上記ロー
ドセルの固定部が固定され、可動部に被計量物を支持す
る計量台が固定されている。従って、計量装置の小型
化、低コスト化を図ることができるとともに、微小質量
を高精度に計量できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図１に、この発明の一実施形態に
係る音叉式ロードセルの斜視図を示し、図２に、図１の
ロードセルを用いた計量装置の信号処理部を示す。この
計量装置は、図１に示す起歪体２およびこの起歪体２に
装着された荷重検出機構３（第１，第２荷重検出機構３
Ａ，３Ｂ）からなる音叉式ロードセル１と、図２に示す
発振回路１４，サイクルカウンタ１６，ディジタル信号
処理回路（ＤＳＰ＝Digital Signal Processor）１８お
よび引算器２０からなる計量値生成回路１５とを備え、
さらに、図１の二点鎖線で示す基台Ｆに起歪体の固定部
２ａが固定され、可動部２ｂに被計量物を支持する同様
に二点鎖線で示す計量台Ｋが固定されている。

【００１６】図１において、起歪体２は、前後に対称
で、固定部２ａ，可動部２ｂに一体形成された取付用突
部Ｔ1 ，Ｔ2 を除いて、上下にも対称な形状になってお
り、左右に固定部２ａと荷重が加えられる可動部２ｂと
が配置され、可動部２ｂが上下のビーム部２ｃを介して
固定部２ａに支持されている。左右の固定部２ａ，可動
部２ｂと上下のビーム部２ｃにより囲まれた部分には４
隅がそれぞれ半円球状の中空部９が形成されている。こ
の中空部９の中央に向かって、固定部２ａから第１取付
フランジ８Ａが延び、可動部２ｂから２つの第２取付フ
ランジ８Ｂが延びており、これら取付フランジ８Ａ，８
Ｂは、起歪体２の前後面から凹入した位置に形成されて
いる。これは、各荷重検出機構３Ａ，３Ｂを起歪体２か
ら前後方向に出張ることなくこの凹部に収納するためで
ある。また、第２取付フランジ８Ｂの根元部は上下にえ
ぐられて穴Ｈ2 を形成しており、起歪体２の上面および
底面にそれぞれ２つ形成した中空部９に達する楕円状の
穴Ｈ1 とともに、この起歪体２全体のバネ定数を小さく
している。

【００１７】この起歪体２は、従来のように４個の構成
部品により荷重付加機構を構成したものと異なり、例え
ばアルミ合金材料や鉄系材料で一体型に形成されたパラ
レログラム（平行四辺形）構造になっている。この起歪
体２に荷重検出機構３を装着したロードセル１は、付加
される荷重を受けて、音叉振動子６に対し、所定の一方
向のみに力を伝達することになる。この荷重付加機構を
一体型構造にしたことにより、荷重検出機構との組み立
てが容易になり、寸法精度も機械加工時に作り込まれる
ので、精度の高いロードセル１を低コストで容易に製作
できる。また、一体型構造のため結合部品がなくなるの
で、ロードセル１の小型化も図れる。

【００１８】ところで、起歪体２を一体型のパラレログ
ラム構造にすると、以下のような問題がある。すなわ
ち、起歪体２は、加工性、材料コスト面を考慮して、通
常アルミ合金や鉄鋼を用いているが、音叉振動子６は温
度によってバネ定数が変化しないようにヤング率の温度
係数の小さいエリンバー等の恒弾性合金を用いている。
従って、起歪体２の材料の熱膨張係数が音叉振動子６の
材料の熱膨張係数よりも大きく、起歪体寸法の温度によ
る変化が音叉振動子６よりも大きい。例えば、起歪体２
の材料がアルミ合金の場合、起歪体２の熱膨張係数は音
叉振動子６の約３倍になる。このような起歪体２と音叉
振動子６とでロードセルを構成する場合、温度が変化す
ると、両者の材料の熱膨張係数の違いによってゼロ点が
変わってしまい、ロードセルのゼロ点の温度依存性（温
度係数）が大きくなるので、荷重検出精度の確保が困難
になる問題がある。

【００１９】このため、この実施形態においては、第
１，第２荷重検出機構３Ａ，３Ｂを、それぞれ同一形
状、同一寸法で、同一外力によって同一の周波数変化を
生じるように一体構造で形成し、起歪体２の前後面の一
方に第１荷重検出機構３Ａを装着し、他方にこれと上下
逆向きの第２荷重検出機構３Ｂを装着して、両荷重検出
機構３Ａ，３Ｂを差動型にすることにより、両者の材料
の熱膨張係数差によるゼロ点の温度依存性を補償してい
る。

【００２０】第１荷重検出機構３Ａは、起歪体２の前面
側に装着されており、その基部４Ａが、起歪体の固定部
２ａから延びた第１取付フランジ８ＡにネジＢ1 のよう
な締結手段で取り付けられ、この基部４Ａの上方に支点
Ｐ1 を介して、てこ部５Ａが支持されている。てこ部５
Ａの荷重点Ｐ2 が、支持片７Ｂを介して、てこ部５Ａの
下方位置で起歪体の可動部２ｂから延びた下側の第２取
付フランジ８ＢにネジＢ2 のような締結手段で連結され
ている。そして、てこ部５Ａの下方に位置する音叉振動
子６は、基部４Ａとてこ部５Ａとの間にそれぞれ支持片
７Ａを介して取り付けられ、加えられた外力（引張力Ｆ
p ）に応じて固有振動数が変化する。

【００２１】第２荷重検出機構３Ｂは、点線で示すよう
に、起歪体２の後面側に装着されている。基部４Ｂが、
上記と同様に第１取付フランジ８Ａにネジ締結等で、前
面のネジＢ1 締結位置のほぼ反対側の位置に取り付けら
れており、この基部４Ｂの下方に支点Ｐ1 を介して、て
こ部５Ｂが支持されている。てこ部５Ｂの荷重点Ｐ2
が、支持片７Ｂを介して、てこ部５Ｂの上方位置で上記
と同様に、上方の第２取付フランジ８Ｂにネジ締結等で
連結されている。そして、てこ部５の上方に位置する音
叉振動子６は、基部４とてこ部５との間にそれぞれ支持
片７Ａを介して取り付けられ、加えられた外力（圧縮力
Ｆc ）に応じて固有振動数が変化する。すなわち、第１
荷重検出機構３Ａと第２荷重検出機構３Ｂとは、起歪体
２の前後面に上下逆向きに装着されている。なお、第１
荷重検出機構３Ａを起歪体２の後面側に、第２荷重検出
機構３Ｂを前面側に装着するようにしてもよい。また、
両荷重検出機構３Ａ，３Ｂにおいて、第１取付フランジ
８Ａへの基部４Ａのネジ締結位置と、第２取付フランジ
８Ｂへの支持片７Ｂのネジ締結位置とは、前後面で左右
方向にほぼ一致していればよく上下方向に多少ずれてい
てもよい。

【００２２】図２において、各荷重検出機構の音叉振動
子６は、中心軸に対称にかつ平行して設けられた２枚の
振動片１０と、これらの両端部同士をそれぞれ結合する
２個の結合部１１とを備えており、結合部１１の両側面
にそれぞれ圧電素子１２ａ，１２ｂが接着や蒸着により
取り付けられている。各圧電素子１２ａ，１２ｂは外部
に設置した発振回路１４に接続されている。外力を加え
る前に、発振回路１４により圧電素子１２ａを励振させ
て２枚の振動片１０を固有振動数で発振させその固有振
動数が発振回路１４に入力される。この状態で外力が加
えられると、振動片１０が軸方向に加えられた外力（引
張力Ｆp または圧縮力Ｆc ）に応じて変化した固有振動
数で振動し、その固有振動数は圧電素子１２ｂから発振
回路１４へ出力されて取り出される。

【００２３】以下、この装置の動作を説明する。まず、
図１の計量台Ｋに被計量物が載せられてその荷重Ｗが加
えられたときに、可動部２ｂは矢印方向に変位する。そ
うすると、起歪体２の前面側に装着された第１荷重検出
機構３Ａの音叉振動子６には、てこの原理で上方向に荷
重Ｗによる引張力Ｆp が作用する。一方、図２の圧電素
子１２ａは発振回路１４により励振されており、振動片
１０がその引張力Ｆp に応じて増加した固有振動数ｆ1
で振動すると、その固有振動数ｆ1 は圧電素子１２ｂか
ら発振回路１４へ出力されて取り出される。

【００２４】この固有振動数ｆ1 は、サイクルカウンタ
１６に入力して、クロック入力Ｃに基づいてその周期Ｔ
1 （１／ｆ1 ）によるサイクル回数がカウントされ、Ｄ
ＳＰ１８に入力される。固有振動数ｆ1 （周期Ｔ1 ）と
引張力Ｆp とは、上記の式（１）のＦ＝Ｃ1 ・ｆ1²−Ｃ
2 （ｆ1 ＝ １／Ｔ1 ）の関係にあるので、ＤＳＰ１８
の線形化手段２２により、式（１）を満たすように固有
振動数ｆ1 （周期Ｔ1）を２乗したものと引張力Ｆp と
をリニアに関係させ、さらに、２段に設けたローパスフ
ィルタのようなフィルタリング手段２４，２５によりロ
ードセル１の固有振動数等の不要分が取り除かれる。そ
して、音叉振動子６の増加した固有振動数ｆ1 （周期Ｔ
1 ）の２乗値に対応した引張力Ｆp が引算器２０の一方
の入力に出力される。

【００２５】一方、計量台Ｋに被計量物が載せられて可
動部２ｂが矢印方向に変位すると、後面側に装着された
第２荷重検出機構３Ｂの音叉振動子６には、てこの原理
で上方向に荷重Ｗによる圧縮力Ｆc が作用する。そし
て、圧電素子１２ａを励振させた状態で、振動片１０が
その圧縮力Ｆc に応じて減少した固有振動数ｆ2 で振動
すると、その固有振動数ｆ2 は圧電素子１２ｂから発振
回路１４へ出力されて取り出される。次に、上記と同様
に、サイクルカウンタ１６およびＤＳＰ１８を介して、
音叉振動子６の減少した固有振動数ｆ2 （周期Ｔ2 ）の
２乗値に対応した圧縮力−Ｆc が引算器２０の他方の入
力に出力される。

【００２６】引算器２０において、第１荷重検出機構３
Ａからの増加した固有振動数ｆ1 の２乗値に対応する引
張力Ｆp から、第２荷重検出機構３Ｂからの減少した固
有振動数ｆ2 の２乗値に対応する圧縮力−Ｆc を差し引
きすれば、（Ｆp ＋Ｆc ）となる。従って、被計量物の
荷重Ｗに対応した計量値として引算器２０から出力す
る。

【００２７】ここで、材料の熱膨張係数の差によって生
じる起歪体２と音叉振動子６の温度変化の差は、第１，
第２荷重検出機構３Ａ，３Ｂを差動型にしているので、
以下のように打ち消され、ロードセル１のゼロ点の温度
依存性が補償される。

【００２８】すなわち、このロードセル１の周囲温度が
変化した場合、起歪体２と音叉振動子６の材料の熱膨張
係数の差によってロードセル１内に熱応力が発生し、そ
れは２個の起歪体２の前後面に装着された音叉振動子６
に外力として伝達される。しかし、その外力は、２個の
音叉振動子６に対し、同方向でかつ同じ大きさの力であ
るので、その力によるそれぞれの音叉振動子６の固有振
動数の変化分と変化方向は同じになる。そこで、引算器
２０により、一方の第１荷重検出機構３Ａの音叉振動子
６からの変化した固有振動数に対応する力から、第２荷
重検出機構３Ｂの音叉振動子６からの変化した固有振動
数に対応する力を差し引くと、この温度変化による変化
分は打ち消されて最終的な出力には現れない。従って、
ロードセル１のゼロ点の温度依存性を十分に小さくする
ことができ、高精度化を図ることができる。

【００２９】また、音叉振動子６に圧縮力Ｆc を加えよ
うとすると、座屈を起こす可能性がある。座屈を起こす
と、音叉振動子６の振動モードが変化して、圧縮力Ｆc
と固有振動数ｆとの関係において誤差を生じるので、計
量精度を確保できない。そこで、本装置においては、こ
の座屈を起こさせないために、圧縮力Ｆc が作用する第
２荷重検出機構３Ｂ側の音叉振動子６に予め一定の引張
力を与えるように、基部４Ａの固定部２ａへの取付位置
を調節しておく。そうすると、ロードセル１に荷重が加
えられた場合、音叉振動子６に加えられる圧縮力Ｆc が
この引張力により緩められ、座屈を起こすような圧縮力
Ｆc が生じないので、音叉振動子６の座屈を防止するこ
とができる。

【００３０】さらに、この発明では、第１荷重検出機構
３Ａのてこ部５Ａの荷重点Ｐ2 が支持片７Ｂを介して第
２取付フランジ８Ｂに連結する連結点近傍（第２荷重検
出機構３Ｂも同様）に、二点鎖線で示したゼロ点調整機
構３０を設けている。このロードセル１は差動型として
いるので、２個の音叉振動子６の固有振動数を差し引き
してその結果を出力する。上記のゼロ点の温度依存性を
補償するためには、温度環境下における２個の音叉振動
子の力学的状態、すなわち各音叉振動子６に作用してい
る力が等しいかあるいはできるだけ近接していることが
望ましい。しかしながら、起歪体２に２個の音叉振動子
６を支持片７Ａを介してネジ締結等で組み付ける際に、
両者に全く同じ外力を作用させるのは困難である。そこ
で、組み付けた後に、両者の力学的状態を同一または近
接させるためにゼロ点調整機構３０を設けている。この
ゼロ点調整機構３０には、例えば、マイクロメータ・ヘ
ッドのような微小変位機構が用いられる。マイクロメー
タ・ヘッドによる変位をバネ系を介して力に変換し音叉
振動子６に入力して両者の力学的状態を同一または近接
させる。これにより、組付け後に両音叉振動子６の変位
のゼロ点を同一に調整できるので、音叉振動子の組付け
に精密性を要せず、ロードセル１の製作が容易になり低
コスト化を図ることができる。なお、バネ系を工夫して
音叉振動子６の力の方向に対し直角方向の変位によって
調節することにより、さらに小型化を図ることができ
る。

【００３１】この計量装置により、例えば、数１０〜数
１００ｍｇの重量の被計量物を、１００〜３００回／分
の高速で、かつ、１／５０００〜１／１００００の高精
度で計量することができる。

【００３２】図３に、第２実施形態に係る音叉式ロード
セルの斜視図を示し、図４に、図３のロードセルを用い
た計量装置の構成図を示す。この装置は、起歪体２およ
びこの起歪体に装着された荷重検出機構３とを有する音
叉式ロードセル３１と、発振回路１４、サイクルカウン
タ１６およびディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）１８か
らなる計量値生成回路３５とを備えている。

【００３３】この実施形態に係る音叉式ロードセル３１
は、図３に示すように、第１実施形態に係る荷重検出機
構３を１つだけ起歪体２の片面に装着したものである。
このロードセル３１は、起歪体２と音叉振動子６の材料
の熱膨張係数の差を解決する手段として、起歪体の固定
部２ａ（第１取付フランジ８Ａ）への基部４のネジＢ1
による取り付け位置と、起歪体の可動部２ｂ（第２取付
フランジ８Ｂ）への荷重点Ｐ2 の支持片７Ｂを介したネ
ジＢ2 による連結位置とを、起歪体２の底面から高さｈ
のほぼ同一の水平面上に設定している。このため、周囲
温度により起歪体２と荷重検出機構３とが熱膨張して
も、両者は相似形で拡大するのでその両取り付け位置の
高さは左右で変化しない。なお、その他の構成は第１実
施形態と同様であるので、その詳しい説明を省略する。

【００３４】図３，４において、計量台Ｋに被計量物が
載せられてその荷重Ｗが加えられると、起歪体２の前面
側に装着された荷重検出機構３の音叉振動子６には、上
方向に荷重Ｗによる引張力Ｆp が作用する。この場合、
温度変化があっても、上記のように荷重検出機構３を起
歪体２に取り付けているので、荷重Ｗに対して引張力Ｆ
p は正確に作用する。振動片１０がその引張力Ｆp に応
じて増加した固有振動数ｆ1 で振動すると、その固有振
動数ｆ1 は発振回路１４へ出力されて取り出される。こ
の固有振動数ｆ1 は、サイクルカウンタ１６に入力し
て、クロック入力Ｃに基づいてその周期Ｔ1 によるサイ
クル回数がカウントされ、ＤＳＰ１８に入力される。そ
して、ＤＳＰ１８の線形化手段２２により、式（１）の
Ｆ＝Ｃ1 ・ｆ1²−Ｃ2 （ｆ1 ＝ １／Ｔ1 ）を満たすよ
うに固有振動数ｆ1 （周期Ｔ1 ）を２乗したものと引張
力Ｆp とをリニアに関係させ、２段に設けたローパスフ
ィルタのようなフィルタリング手段２４，２５によりロ
ードセル１の固有振動数等の不要分が取り除かれる。こ
うして、ＤＳＰ１８から被計量物の荷重Ｗに対応した計
量値として出力する。

【００３５】このように、起歪体２と音叉振動子６の材
料の熱膨張係数の差があっても、固定部２ａへの基部４
Ａの取り付け位置と、可動部２ｂへの荷重点の連結位置
とが、ほぼ同一の水平面上にすることにより、温度変化
による影響を受けないので高い荷重検出精度を得ること
ができる。また、この起歪体２も一体型構造にしている
ので、小型化、低コスト化を図ることができる。

【００３６】なお、この発明では、計量装置は静止計量
を行う秤量装置に適用されているが、被計量物の重量を
選別する重量選別機や組合せ計量機に適用してもよい。

【００３７】

【発明の効果】この発明の一構成によれば、第１および
第２荷重検出機構の音叉振動子の一方が引張型で他方が
圧縮型となるので、両音叉振動子の周波数変化から荷重
を差動型で求めることにより、周囲温度が変化した場合
に、起歪体と音叉振動子の熱膨張係数が異なっていて
も、両者の温度変化が打ち消されるから、温度変化によ
る影響を受けないので高い荷重検出精度を得ることがで
きる。また、起歪体を一体型構造にしているので、小型
化、低コスト化を図ることができる。

【００３８】また、他の構成によれば、固定部への基部
の取り付け位置と、可動部への荷重点の連結位置とが、
ほぼ同一の水平面上に設定されているので、周囲温度が
変化した場合に、起歪体と音叉振動子の熱膨張係数が異
なっていても、起歪体および音叉振動子は相似形で熱変
形するので、両取り付け位置の高さは変化せず、温度変
化による影響を受けないので高い荷重検出精度を得るこ
とができる。また、起歪体を一体型構造にしているの
で、小型化、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る音叉式ロードセル
を示す斜視図である。

【図２】上記のロードセルを用いた計量装置の信号処理
部を示す構成図である。

【図３】第２実施形態に係る音叉式ロードセルを示す斜
視図である。

【図４】上記のロードセルを用いた計量装置の信号処理
部を示す構成図である。

【符号の説明】

１…音叉式ロードセル、２…起歪体、２ａ…固定部、２
ｂ…可動部、２ｃ…ビーム部、３Ａ…第１荷重検出機
構、３Ｂ…第２荷重検出機構、４Ａ，４Ｂ…基部、５
Ａ，５Ｂ…てこ部、６…音叉振動子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右に固定部と荷重が加えられる可動
   部とが配置され、可動部が上下のビーム部を介して固定
   部に支持された起歪体と、この起歪体の前後面の一方に
   装着された第１荷重検出機構および他方に装着された第
   ２荷重検出機構とを有するロードセルであって、 第１荷重検出機構は、 前記起歪体の固定部に取り付けられた基部と、この基部
   の上方に支点を介して支持されたてこ部と、前記基部と
   てこ部との間に取り付けられ、加えられた荷重に応じて
   固有振動数が変化する音叉振動子とを備え、 前記てこ部の荷重点がその下方で前記起歪体の可動部に
   連結されており、 第２荷重検出機構は、 前記起歪体の固定部に取り付けられた基部と、この基部
   の下方に支点を介して支持されたてこ部と、前記基部と
   てこ部との間に取り付けられ、加えられた荷重に応じて
   固有振動数が変化する音叉振動子とを備え、 前記てこ部の荷重点がその上方で前記起歪体の可動部に
   連結されている音叉式ロードセル。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記第１，第２荷重検出機構の音叉振動子のうち圧縮力
   を受ける音叉振動子に予め所定の引張力が付加されてい
   る音叉式ロードセル。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記第１，第２荷重検出機構の少なくとも一方に、両音
   叉振動子の変位のゼロ点が同一になるように調整するゼ
   ロ点調整機構を有する音叉式ロードセル。
4. 【請求項４】 固定部、上下のビーム部、およびこれ
   らビーム部を介して固定部に支持され荷重が加えられる
   可動部を有する起歪体と、この起歪体に装着された荷重
   検出機構とを有するロードセルであって、 前記荷重検出機構は、 前記起歪体の固定部に取り付けられた基部と、この基部
   に支点を介して支持されたてこ部と、前記基部とてこ部
   との間に取り付けられ、加えられた荷重に応じて固有振
   動数が変化する音叉振動子とを備え、 前記てこ部の荷重点が前記起歪体の可動部に連結されて
   おり、 前記固定部への基部の取り付け位置と、前記可動部への
   荷重点の連結位置とが、ほぼ同一の水平面上に設定され
   ている音叉式ロードセル。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のロードセルと、こ
   のロードセルの両荷重検出機構のそれぞれで得られた信
   号の差から計量値を求める計量値生成回路とを有し、基
   台に上記ロードセルの固定部が固定され、可動部に被計
   量物を支持する計量台が固定された計量装置。
6. 【請求項６】 請求項４のロードセルと、このロード
   セルの荷重検出機構で得られた信号から計量値を求める
   計量値生成回路とを有し、基台に前記ロードセルの固定
   部が固定され、可動部に被計量物を支持する計量台が固
   定された計量装置。